Muitas operações unitárias de processamento mineral são realizadas sob condições hidrodinâmicas turbulentas caracterizadas por valores elevados de taxa de cisalhamento ( > 1000 s-1), os quais não são reprodutíveis em estudos reológicos conduzidos em reômetros convencionais. Os valores de vazão volumétrica e do gradiente de pressão, fornecidos pelos experimentos conduzidos em tubos pressurizados (loops de bombeamento) e realizados em condições muito turbulentas, podem ser convertidos em tensão de cisalhamento () e taxa de cisalhamento () utilizando uma abordagem proposta por Chiu e colaboradores com base no Princípio da Entropia Máxima (PEM). Entretanto, o modelo de Chiu é aplicável a polpas minerais somente quando suas viscosidades aparentes (número de Reynolds) e o modelo reológico do fluido (Bingham, Pseudoplástico e Dilatante) são previamente conhecidos. Para preencher esta lacuna encontrada na literature corrente, esta tese desenvolveu uma metodologia para determinar de polpas minerais em condições altamente turbulentas ( > 1000s-1), juntamente com sua tensão de cisalhamento correspondente (), permitindo a construção de reogramas, desenhando os perfis de velocidade axial em tubos e determinando a viscosidade aparente da polpa sob aquelas condições de alta turbulência. A nova metodologia é amparada pelo modelo de Louzada e colaboradores (LCW), que se baseia no Princípio da Entropia Máxima. O modelo LCW relaciona o fator de atrito (fE) do escoamento da polpa em tubos ao Parâmetro de Entropia (M) a partir da expressão: =32[416,667(1)]11,0028[(1)2( +1)]. A concepção do modelo LCW baseou-se em resultados encontrados na literatura (Mckeon et al 2004), obtidos experimentalmente com gases escoando em tubos rugosos. Foi aplicado ao escoamento de polpas de minério de ferro em dutos pressurizados (loop de bombeamento) cujos resultados obtidos permitiram a avaliação do Parâmetro de Entropia (M) em função de fE. Suspensões preparadas com os minérios de ferro provenientes de Carajás (MC) e da Serra da Serpentina (MSS), exibindo diferentes concentrações de sólidos (35 50% w/w), foram submetidas ao escoamento em um conduto forçado de diâmetro 76,2mm, operando em um aparato de bombeamento em loop. Os resultados (vazão volumétrica e gradiente de pressão da polpa) permitiram a determinação de fE e, consequentemente, o valor de M via modelo LCW. Ademais, o conhecimento da magnitude de M possibilitou o cálculo de , do número de Reynolds do escoamento e da viscosidade aparente da polpa. Os gráficos de versus obtidos a partir dos experimentos conduzidos em reômetro rotacional (em 1450s-1) ou em ensaios de bombeamento (em 740s-1) compuseram os reogramas ampliados, visto que os mesmos abrangem os resultados obtidos, a partir de duas técnicas distintas, em curvas simples (reogramas) com coeficientes de correlação (R2) superioress a 0,995. Os reogramas obtidos com os minérios de ferro de Carajás (MC) e da Serra da Serpentina (MSS) exibiram comportamentos dilatantes dentro da faixa aproximada de taxas de cisalhamento investigada (até 3.844s-1), independentemente do método utilizado para determinar e . Para o minério MC, desvios foram observados em uma faixa de taxa de cisalhamento (740s-1 < < 1250s-1) dentro da qual houve uma falta de turbulência no sistema de bombeamento para promover uma completa mistura/suspensão de partículas.

Many mineral processing unit operations are carried out under turbulent hydrodynamic conditions characterized by high values of shear rate ( > 1,000 s-1), which are not reproducible in rheological studies conducted by conventional rheometers. Pulp flowrate and pressure gradient values yielded by experiments conducted in pressurized pipes (pumping loops) conducted under very turbulent conditions can be converted in shear stress () and shear rate () by using an approach proposed by Chiu and co-workers which is based on the Principle of Maximum Entropy (PME). However, Chius model is solely applicable to mineral slurries when its apparent viscosity (Reynolds number) and fluid model (Bingham, Pseudoplastic, Dilatant) are previously known. To fill this existing gap found in current literature, this thesis developed a methodology to determine of mineral slurries under highly turbulent conditions ( > 1,000s-1), accompanied by its corresponding shear stress (), allowing the construction of rheograms, drawing axial velocity profiles in pipes and determining the slurry apparent viscosity under those high turbulent conditions. The novel methodology is supported by the Louzada and Co-workers Model (LCW), which is based on the Principle of Maximum Entropy. The LCWM relates the friction factor (fE) of slurry flow through pipelines to the Entropy Parameter (M) by the expression: =32[416,667(1)]11,0028[(1)2( +1)]. The conception of the LCM Model is supported by results found in literature (Mckeon et al 2004) obtained with experiments conducted with gases flowing in rough tubes. It was applied to the flow of iron ore slurries in pressurized pipelines (pumping loop) whose yielded results allowed the assessment of the Entropy Parameter (M) in function of fE. Slurries prepared with iron ore from Carajás (MC) and Serra da Serpentina (MSS) exhibiting different solids concentration (35-50% w/w) were prepared and submitted to flow in a pressurized pipeline of 76,2mm of diameter working in a pumping loop apparatus. The results (pulp flowrate and pressure gradient) from those tests allowed the determination of fE and, consequently, the value of M via LCW Model. Furthermore, knowledge on the magnitude of M supported the calculation of , flow Reynolds number and slurry apparent viscosity. Plots of versus obtained either from experiments conducted by rotational rheometers (at 1,450s-1) or from pumping tests (at 740s-1) composed broadened rheograms as they embrace results obtained from two different techniques in single curves (rheograms) bearing correlation coefficients (R2) higher than 0.995. Rheograms obtained with iron ore from Carajás (MC) and Serra da Serpentina (MSS) showed dilatant behavior within the approached range of shear rates (up to 3,844 s-1), regardless of the method used to determine and . For MC, deviations from the main trend were observed in a range of shear rate (740s-1 < < 1,250s-1) under which there was a lack of turbulence in the pumping system to promote fully particle mixing/suspension.